特大溶洞洞底处理施工方法
【技术领域】
[0001]本发明属于隧道穿越特大溶洞施工的技术领域，具体涉及一种特大溶洞洞底处理施工方法。
【背景技术】
[0002]在隧道施工时会遇到穿越溶洞的情况，在穿越特大溶洞的时候，常规的施工方法往往不能处理，或者处理成本很高，或者处理后工程质量不能保证。
[0003]例如:某隧道开挖施工过程中，揭示巨型溶腔，其溶腔底高程平均低于线路设计轨面约45m，溶洞大厅采用混凝土回填的方式进行溶洞处理，溶洞回填底部经钻探存在溶洞，基底以下20?30m范围内串珠状溶洞发育，基底承载力无法满足要求。
[0004]溶洞大厅基底加固施工难度大，施工空间受限，环境复杂，岩溶发育，局部呈串珠状串珠状溶洞钻孔后易塌孔，钢管粧施工难度较高。由于注浆加固工程量大、工期紧张且地质条件复杂，在注浆加固施工之前，利用常规的普通钻进和跟管钻进进行工艺性试验，钻进时多次发现钻孔后不能及时安装钢管导致塌孔后钢管无法安装的情况；在钻孔时采用每钻进一节钻杆长度后及时跟进一节套管的方式，虽然避免了塌孔的发生，但是仍然存在注浆无压力的问题。
【发明内容】
[0005]本发明为了解决现有加固施工方法不能适用于特大溶洞的问题，提供了一种特大溶洞洞底处理施工方法。
[0006]本发明采用如下的技术方案实现:一种特大溶洞洞底处理施工方法，采用跟管钻进工艺，在钻进过程中同步跟进套管，将套管穿过易坍塌地层，将其隔住，跟管钻进至溶洞部位停止钻进后采用细石混凝土进行回填，回填完成后继续钻进。
[0007]具体步骤如下:
I )、辅助坑道施工，具体如下:
1.1)于隧道进口左线线路右侧设置一施工导洞，单面下坡，坡度52.94%。，采用无轨单车道运输，断面内净空尺寸为5.0m (宽)X6.0m (高)；
1.2)施工导洞进入溶腔后接溶腔底部，坑底面与碎石土地面齐平；
1.3)施工导洞洞口段及底部与溶腔相交段采用模筑衬砌，其余地段采用锚喷衬砌，IV级围岩设置拱墙型钢钢架加强支护，V级围岩采用拱部注浆小导管及拱墙型钢钢架加强支护；
1.4)施工导洞采用锚喷构筑法施工，光面爆破，IV、V级围岩地段台阶法开挖；
1.5)清除碎石土前，在施工导洞井底前15 X 15m范围外先施作三排Φ 76钢管粧保持软土堆稳定，钢管粧嵌入不小于lm，ImX Im交错布置，逐级挖开洞口 15mX 15m范围内软土，暂时堆积于边坡以外20m的稳定土层上；
1.6)对溶腔底碎石土进行清除的过程中，整体分级清除，每级高度不超过2m，保证施工安全；
2)、施工场地清理:隧底以下溶洞的软土部分进行清除，清理至基岩表层后，为Φ76钢管注浆加固提供工作平台；
3)、钻孔施工:采用跟管钻进技术，在潜孔锤的下端加接一偏心钻具，当钻具下到孔底后，顺时针方向旋转时，扩孔器从中心偏离出来，与钻头同步旋转，结果钻出的孔径套于套管外径，套管随着钻头的前进而随之下降，即实现跟管钻进；当钻进至稳定地层，套管已隔住坍塌地层时，提升偏心钻具:将钻具逆时针方向旋转一下，扩孔器在钻头中心轴偏心的作用下向中心收拢，通过套管将偏心钻具提出孔外，再换用普通潜孔锤钻进稳定地层至设计孔深；钻进过程中遇到溶洞时采用细石混凝土进行回填，待混凝土终凝后继续进行钻进直至钻进至设计孔底标高；
4)、钢花管施工:
4.1)钢花管制作:采用Φ76钢管加工制作，管壁钻注浆孔，孔径8?10mm，孔间距10?20cm，呈梅花形布置，前端加工成锥形，便于钢管的安装，尾部长度不小于30?40cm，作为不钻孔的止浆段，钢花管单根长度为6m，按照钻孔深度加工相应长度的钢管，钢管壁端头1cm进行套丝处理，管结之间采用专用套管连接；
4.2)钢花管安装:钻孔结束后及时安装钢花管，避免施工震动造成塌孔；采用人工配合钻机安装钢花管，钢花管的连接采用套管连接，安装完成后及时封管，同时安排注浆所用进、出浆管，及时注浆加固，钢花管制作时外露长度不小于30?40cm，以便连接孔口阀门和管路；注浆管安放好后，在注浆管管口加上孔口盖，以防止杂物进入；
5)、封孔:
5.1)注浆主要针对土石分界面、岩溶通道、土洞充填加固处理，注浆钻孔揭示有溶洞或较大开度溶蚀裂隙发育时，采用孔口管加止浆塞动态阻塞封孔，孔口管深入孔口以下深度不小于50cm ；
5.2)对于钻探过程中及冲洗后仍能返水的钻孔，孔口采用浓水泥浆或水泥砂浆一次性封闭；所述浓水泥浆或水泥砂浆为本领域技术人员公知常识；
5.3)当注浆钻孔未揭示有溶洞或较大开度溶蚀裂隙发育时，采用水泥砂浆一次性封孔，封孔段入岩长度不小于50cm ;注浆钻孔揭示有溶洞或较大开度溶蚀裂隙发育时，采用孔口管加止浆塞动态阻塞封孔，孔口管入岩深度不小于50cm ;
5.4)动态阻塞法封孔孔口管采用OllOPVC给水管，公称压力(PN)不小于1.5Mpa ;封孔段用水泥浆浇注密实，护孔段设置为花管，花管孔眼呈梅花型号布置，直径5_，孔眼间距3.5cm ；
5.5)终孔验收后及时进行封孔作业，封孔水泥浆或水泥砂浆终凝后进行注浆作业；
6)、注浆:
6.1)以纯水泥楽为主的单液注楽材料，水泥采用42.5级普通娃酸盐水泥，水灰比为
0.6:1?1:1 ;开始注浆时采用稀浆灌注，当灌入量较大时采用浓一级的浆液灌注；
6.2)孔口安装压力表，注浆压力一般为0.2?0.3Mpa，终注压力0.3?0.5Mpa ;注浆安装带打印功能的自动流量计装置；
6.3)终注条件为:在终注压力下连续注浆1min的注入率不大于5L/min时，终止注浆； 6.4)注浆量由注浆段岩溶裂隙率、注浆半径和充填、漏失情况按加固体积的10%确定；
6.5)对土洞、空溶洞或半充填溶洞，回填细石混凝土后再进行注浆处理；
6.6)对溶蚀裂隙发育、连通性好、漏液严重，注浆时掺入粉土或粉煤灰，粉土掺入量〈水泥重量的10%，粉煤灰掺入量为水泥重量的20%?50%。
[0008]特殊情况处理:
1)注浆必须连续进行，因故中断，找出注浆中断原因，尽快采取处理措施，及早恢复；
2)注浆过程中分序施工；出现串浆现象，应对串浆孔同时进行注浆处理；
3)注浆过程中有冒浆、绕塞返浆等现象发生，暂停注浆，尽快采取处理措施，处理完后立即恢复注浆；
4)对垮孔严重的溶蚀破碎带、充填粗粒土的溶洞等实施跟管钻进极为困难的注浆钻孔，可采用自上而下注浆法复钻施工，严禁使用泥浆等影响注浆加固效果的方法护壁钻进;
5)浆液漏失严重，局部使用双液注浆堵漏时，先据试验确定水玻璃与浆液体积比，水玻璃浓度35?40Be丨，模数2.4?3.4 ;
6)当采用回填细石混凝土或掺入其他填充物处理后注浆量仍然较大时，可采用间歇注浆处理。
[0009]所述注浆过程中采用孔口管动态阻塞法。所述带打印功能的自动流量计装置，每孔均打印水泥浆量小票，作为归档资料。
[0010]本发明相对现有技术具有如下有益效果:某隧道岩溶整治D2K473+530?+600段采用圬工回填进行溶洞处理，溶洞大厅底部采用钢花管进行基底加固。溶洞大厅底部地层破碎、岩溶发育、易坍塌，十分复杂，采用常规钻进方法钻进效率低下，在工艺性试验中采用了跟管钻进技术，在钻进过程中同步跟进套管，将套管穿过易坍塌地层，将其隔住，有利于后面的稳定地层施工与钢管安装。采用该方法大大提高了工效，减少了成本，节约了时间。通过该工地施工可以证明，跟管钻进技术对于易坍塌的复杂地层施工是行之有效，可以在类似该地质条件的边坡防护、基底加固处理工程中普遍采用。
[0011]在钢花管注浆施工过程中施工工程中应严格按照设计要求的工序进行注浆施工，采用全自动注浆记录仪进行记录，发现单孔注浆量过大或长时间无压力的情况采用间歇注浆或调整浆液配合比的方式及时进行处理，同时确保注浆压力及注浆量的要求，保证了注浆加固的效果。通过对比比现有施工工艺节约钻孔工期，在注浆时较现有方法可以减少水泥浆用量并缩短注浆加固时间，估算在施工约5万米的钢花管注浆加固过程中节约工期25天。
【附图说明】
[0012]图1为实施例隧道岩洞横断面示意图，图2为实施例中特大溶洞岩溶整治平面图。
[0013]图中:1-C25砼护拱；2-C25砼回填；3_锚网喷防护；4_洞回填；5_左线线路中线；6-隧道中线；7_右线线路中线。
【具体实施方式】
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